23 апреля 2025 г. в формате онлайн прошел Научный семинар ГЦ РАН.

Член-корреспондент РАН В. О. Михайлов (Институт физики Земли им. О. Ю. Шмидта РАН) и к.т.н. С. Ю. Девятков (Горный институт УрО РАН) представили доклад «Поля смещений над калийными рудниками: спутниковые данные и их использование в процессе ведения горных работ». Авторами выступили академик РАН, д.т.н., профессор А. А. Барях (ГИ УрО РАН), к.ф.-м.н. И. П. Бабаянц (ИФЗ РАН), к.т.н. С. Ю. Девятков, член-корреспондент РАН В. О. Михайлов и к.ф.-м.н. Е. П. Тимошкина (ИФЗ РАН).

Контроль процесса сдвижения земной поверхности является важным элементом оценки негативного воздействия горных работ на здания, сооружения и объекты инфраструктуры. Традиционно для контроля оседаний применяются геодезические методы, позволяющие определить значения деформаций земной поверхности на отдельных линейных участках. В последние годы широкое распространение получили площадные измерения скоростей оседаний с помощью спутниковой радарной интерферометрии.

Спутниковые снимки, выполненные радарами с синтезированной апертурой (РСА интерферометрия), позволяют определять смещения земной поверхности с точностью в первые сантиметры при использовании двух снимков, а при анализе серии снимков выявлять длительные смещения, происходящие со средней скоростью в несколько мм в год.

Эти технологии применяются в совместных работах ИФЗ РАН и ГИ УрО РАН для мониторинга оседаний над калийными рудниками ООО «Уралкалий» в городе Березники Пермского края и на Старобинском месторождении калийных солей в республике Беларусь. Спутниковые данные позволяют следить за динамикой развитием мульд сдвижения и выявлять новые опасные области.

Площадной мониторинг оседаний земной поверхности осуществляется путем анализа радарных снимков со спутников в течение бесснежного периода. По спутниковым данным выявляются области значимых оседаний земной поверхности. Через каждую из данных областей строятся профили и оцениваются максимальные амплитуды субвертикальных оседаний, связанных с подземной разработкой месторождений.

Получаемые по спутниковым данным поля оседаний земной поверхности используются для калибровки разрабатываемых в ГИ УрО РАН численных геомеханических моделей, которые позволяют рассчитывать поля напряжений и деформаций в горном массиве и давать прогноз развития опасных процессов на ближайшие годы. Это также позволяет получить представление о сдвижениях за пропущенные периоды радарных наблюдений из-за снежного покрова или пропуска съемки, а также оперативно скорректировать геомеханическую модель на основе актуальных данных мониторинга.

В докладе были представлены краткий обзор методов РСА интерферометрии и результаты, полученные для месторождений Пермского края и республики Беларусь.

На примере Старобинского месторождения был представлен пример проведенного нами геомеханического сопровождения спутникового мониторинга. Выполнено сопоставление результатов математического моделирования динамики сдвижения земной поверхности в процессе подвигания очистного забоя лавы с данными радарной интерферометрии. Использованная геомеханическая модель учитывала основные особенности строения подработанного массива, а также обрушение пород кровли отрабатываемого пласта с заполнением ими выработанного пространства лавы. Математическое моделирование осуществлялось в упруго-пластической постановке с численной реализацией методом конечных элементов.

Сравнение результатов математического моделирования с данными спутниковой радарной интерферометрии показало хорошую пространственную корреляция областей максимальных оседаний и согласование вида формируемых мульд сдвижения. Выполненный анализ свидетельствует об адекватности математического описания процесса деформирования породного массива при отработке калийных руд.

Показана возможность восстановления и прогноза оседаний земной поверхности на интервалы времени, где отсутствуют данные радарной интерферометрии. Качественная радарная съемка позволяет выполнить калибровку геомеханической модели, верификацию результатов геомеханического сопровождения, а при необходимости внести уточнения в математическую модель напряженно-деформированного состояния подработанного массива.

Совместное использование результатов анализа спутниковой радарной интерферометрии и геомеханического моделирования может быть использовано в горной практике при анализе и прогнозе развития сдвижения земной поверхности в процессе ведения горных работ.